中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所納米材料與環境檢測實驗室研究員劉錦淮和楊良保等在納米等離激元“熱點”構建理論及表面增強拉曼散射 (SERS)超靈敏檢測各類污染物的研究上取得新進展。相關成果以《銀納米棒陣列中液體毛細力構筑的可逆SERS熱點用于分子捕獲和超高拉曼增強》為題發表在《化學科學》上(Capillarity-constructed reversible hot spots for molecular trapping inside silver nanorod arrays light up ultrahigh SERS enhancement，Chemical Science, 2013, 4: 3490. DOI: 10.1039/C3SC51231B)。
該課題組的劉洪林博士等研究人員提出并證明了“毛細力構筑可逆SERS熱點并用于分子捕獲”的概念，發展了利用液體毛細力控制柔性納米棒陣列形成可控 SERS熱點的方法和原理。在溶劑蒸發過程中，長度合適的納米棒陣列在液體粘附力作用下，可以發生微弱形變，在頂端自聚集，同時溶劑當中的待測分子隨著溶劑的揮發被逐漸富集到納米棒頂端，進入納米間隙內。這種溶劑蒸發過程控制的納米棒自聚集是一種簡單和有效的策略，可以自發形成高度可逆的SERS熱點結構，這種特性提供了一種通用的平臺同時用于分子捕獲和SERS傳感檢測。該工作被審稿人認為是為大尺度上操控納米結構形成SERS活性熱點提供了捷徑，具有重要的意義。該研究成果將會大大推動SERS技術在環境污染物檢測領域中的實際應用。
該研究工作得到了科技部重大科學研究計劃納米專項“應用納米技術去除飲用水中微污染物的基礎研究”和國家重大科學儀器設備開發專項子任務“動態表面增強拉曼光譜技術用于農藥殘留檢測”等項目的支持。
可逆SERS熱點原理圖(a)、時間成像的SERS光譜圖(b)及1428cm-1峰的相關參數(c-e)
不同液滴毛細力構筑可逆SERS熱點獲得的光譜成像的重復性研究
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